Matériaux composites à base de polyéthylène téréphtalate recyclé et polyéthylène naphtalate pour des applications électriques

Résumé

De nos jours, le développement de composites à base de matériaux recyclés est devenu une préoccupation majeure pour les différents secteurs de l’industrie. Notre travail vise principalement à évaluer la fiabilité des composites à base de matrice thermoplastique recycle destinés à des applications impliquant certaines propriétés diélectriques comme le support mécanique des systèmes d’allumage dans les moteurs à combustion interne. Nous nous intéressons plus particulièrement aux composites à base du Polyéthylène Téréphtalate recycle (PET). Le Polyéthylène Naphthalate (PEN) est un polyester relativement proche du PET car il possède de meilleures caractéristiques particulièrement au niveau de la résistance thermique. Ce thermoplastique sera utilisé à des fins de comparaison avec le PET recyclé ainsi que pour vérifier la possibilité de faire des mélanges ayant des propriétés améliorées qui pourront possiblement être utilisés pour la fabrication des supports mécaniques du système d’allumage dans les moteurs d’automobile. Le présent travail consiste à caractériser les propriétés diélectriques des matériaux composites à base de résine de PET recyclé et de PEN, et plus particulièrement au niveau de l’endurance aux contraintes électriques et thermiques et de la réponse diélectrique. Le projet se divise principalement en deux tâches principales. La première tâche concerne l’analyse des mécanismes de défaillance qui impliquera la préparation des échantillons et l’observation microscopique grâce au microscope optique (MO) et au microscope électronique à balayage (MEB). Des mesures de rigidité diélectrique ont été effectuées selon la norme ASTM-D149 et les données ont été traitées statistiquement en utilisant la fonction de la distribution de Weibull à deux paramètres. Des tests de vieillissement thermique ont été également élaborés afin d’estimer l’endurance thermique des deux polymères et leurs différents composites. À partir des résultats de vieillissements électrothermiques accélérés, la durée de vie des composantes dans les conditions de service pourrait être estimée. La deuxième tâche consiste à analyser l'état de l'interface matrice-renforts. La présence (ou l’absence) de mécanismes de relaxation interfaciale permettra d’investiguer l’état de l’interface matrice-renforts. Ce volet est moins relié aux besoins industriels du projet mais permettra d’établir l’impact des différents renforts (fibre de verre et mica) sur la réponse diélectrique du matériau soit au niveau de la permittivité réelle ou au niveau des pertes diélectriques. Cette connaissance est d’une grande importance afin d’évaluer la fiabilité électrique des différents matériaux puisque les mécanismes de rupture sont généralement contrôlés par les interfaces polymère/renforts. Des mesures de relaxation diélectrique ont été effectuées dans un intervalle de température allant de la température ambiante à des températures au-delà de la transition vitreuse et sur une large bande de fréquence allant de 10-2 à 105Hz. La permittivité effective de différents composites a été également modélisée et différents modèles suggérés dans la littérature ont été confrontés aux résultats obtenus.

Date	1 août 2017
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Éric David (Directeur(-trice))